Восход

Восход солнца (или заход солнца край Солнца горизонте появляется верхний на ) — момент , когда утром . ^[1] Этот термин также может относиться ко всему процессу пересечения солнечного диска за горизонтом.

Терминология

Хотя кажется, что Солнце «поднимается» из-за горизонта, на самом деле именно движение Земли вызывает появление Солнца. Иллюзия движущегося Солнца возникает из-за того, что земные наблюдатели находятся во вращающейся системе отсчета ; это очевидное движение привело к тому, что во многих культурах мифологии и религии были построены вокруг геоцентрической модели , которая преобладала до тех пор, пока астроном Николай Коперник не сформулировал свою гелиоцентрическую модель в 16 веке. ^[2]

Архитектор Бакминстер Фуллер предложил термины «солнечное зрение» и «солнечное затмение», чтобы лучше представить гелиоцентрическую модель, хотя эти термины не вошли в общий язык. ^[3]^[4]

С астрономической точки зрения восход Солнца происходит всего лишь на мгновение, а именно в тот момент, когда верхний край Солнца кажется касательным к горизонту. ^[1] Однако термин «восход солнца» обычно относится к периодам времени как до, так и после этого момента:

Сумерки , период утра, когда небо светлеет , но Солнца еще не видно. Начало утренних сумерек называется астрономической зарей .
Период после восхода Солнца, в течение которого все еще можно увидеть яркие цвета и атмосферные эффекты. ^[5] Гражданские сумерки являются самыми яркими, а астрономические сумерки - самыми темными.

Измерение

Угол относительно горизонта

Стадия восхода солнца, известная как ложный восход, на самом деле происходит до того, как Солнце действительно достигает горизонта, потому что атмосфера Земли преломляет изображение Солнца. На горизонте средняя величина рефракции составляет 34 угловых минуты , хотя эта величина варьируется в зависимости от атмосферных условий. ^[1]

Солнца Кроме того, в отличие от большинства других солнечных измерений, восход солнца происходит, когда кажется, что верхний край , а не его центр, пересекает горизонт. Видимый радиус Солнца на горизонте составляет 16 угловых минут. ^[1]

Эти два угла в совокупности определяют, что восход солнца происходит, когда центр Солнца находится на 50 угловых минут ниже горизонта, или на 90,83 ° от зенита . ^[1]

Время суток

зрителя Время восхода солнца варьируется в течение года, а также зависит от широты и долготы , высоты над уровнем моря и часового пояса . Эти изменения вызваны наклоном оси Земли, суточным вращением Земли, движением планеты по годовой эллиптической орбите вокруг Солнца , а также парными вращениями Земли и Луны вокруг друг друга . Аналемму можно использовать для приблизительного предсказания времени восхода солнца.

В конце зимы и весной восход солнца, если смотреть из умеренных широт, происходит каждый день раньше, достигая самого раннего времени вблизи летнего солнцестояния ; хотя точная дата зависит от широты. После этого момента время восхода солнца с каждым днем становится все позже, достигая самого последнего времени во время зимнего солнцестояния . Смещение между датами солнцестояния и самым ранним или поздним временем восхода солнца вызвано эксцентриситетом орбиты Земли и наклоном ее оси и описывается аналеммой , которую можно использовать для предсказания дат.

Изменения атмосферной рефракции могут изменить время восхода солнца, изменив его видимое положение. Вблизи полюсов изменения времени суток преувеличены, поскольку Солнце пересекает горизонт под очень пологим углом и поэтому восходит медленнее. ^[1]

Учет атмосферной рефракции и измерение от переднего края немного увеличивает среднюю продолжительность дня по сравнению с ночью . Однако уравнение восхода солнца , которое используется для определения времени восхода и захода Солнца, использует для вычислений физический центр Солнца, пренебрегая атмосферной рефракцией и ненулевым углом, образованным солнечным диском.

Расположение на горизонте

Таймлапс-видео сумерек и восхода солнца в Йёвике, Норвегия , февраль 2021 года.

Если пренебречь эффектами рефракции и ненулевым размером Солнца, всякий раз, когда восход солнца происходит, в регионах с умеренным климатом он всегда находится в северо-восточном квадранте от мартовского равноденствия до сентябрьского равноденствия и в юго-восточном квадранте от сентябрьского равноденствия до мартовского равноденствия. ^[6] Восходы солнца происходят примерно на востоке в дни мартовского и сентябрьского равноденствия для всех зрителей на Земле. ^[7] Точные расчеты азимутов восхода солнца в другие даты сложны, но их можно оценить с достаточной точностью, используя аналемму .

Рисунок справа рассчитан с использованием программы солнечной геометрии, приведенной в работе. ^[8] следующее:

Для данной широты и данной даты вычислите склонение Солнца, используя $0^{\circ }$ долгота и время солнечного полудня в качестве входных данных для распорядка дня;
Рассчитайте угол восхода солнца, используя уравнение восхода солнца ;
Рассчитайте время восхода солнца, которое представляет собой время солнечного полудня минус часовой угол восхода солнца в градусах, разделенный на 15;
Используйте время восхода солнца в качестве входных данных для процедуры солнечной геометрии, чтобы получить угол азимута Солнца на восходе солнца.

Полушарная симметрия

Интересной особенностью рисунка справа является явная симметрия полушарий в регионах, где действительно происходят ежедневные восходы и заходы солнца.

Эта симметрия становится ясной, если применить полусферную связь в уравнении восхода солнца к x- и y-компонентам солнечного вектора, представленным в [4]. ^[8]

Появление

Цвета

Молекулы воздуха и частицы в воздухе рассеивают белый солнечный свет, когда он проходит через атмосферу Земли. Это достигается за счет комбинации рассеяния Рэлея и рассеяния Ми . ^[9]

Когда луч белого солнечного света проходит через атмосферу к наблюдателю, некоторые цвета рассеиваются молекулами воздуха и частицами в воздухе , изменяя окончательный цвет луча, который видит зритель. Поскольку более коротковолновые компоненты, такие как синий и зеленый, рассеиваются сильнее, эти цвета предпочтительно удаляются из луча. ^[9]

На восходе и закате, когда путь через атмосферу длиннее, синий и зеленый компоненты почти полностью удаляются, оставляя более длинноволновые оранжевые и красные оттенки , видимые в это время. Оставшийся покрасневший солнечный свет затем может быть рассеян капельками облаков и другими относительно крупными частицами, озаряя горизонт красным и оранжевым светом. ^[10] Удаление более коротких волн света происходит за счет рэлеевского рассеяния на молекулах воздуха и частицах, размер которых намного меньше длины волны видимого света (диаметр менее 50 нм). ^[11]^[12] Рассеяние облачными каплями и другими частицами с диаметрами, сравнимыми или превышающими длину волны солнечного света (более 600 нм), обусловлено рассеянием Ми и не сильно зависит от длины волны. Рассеяние Ми отвечает за свет, рассеиваемый облаками, а также за дневное ореол белого света вокруг Солнца ( вперед ). рассеяние белого света ^[13]^[14]^[15]

Цвета заката обычно более яркие, чем цвета восхода, потому что вечерний воздух содержит больше частиц, чем утренний. ^[9]^[10]^[12]^[15] Пепел от извержений вулканов , попавший в тропосферу , имеет тенденцию приглушать цвета заката и восхода солнца, в то время как вулканические выбросы, которые вместо этого поднимаются в стратосферу (в виде тонких облаков крошечных капель серной кислоты ), могут давать красивые цвета после заката, называемые послесвечениями и предзакатами. -Сияет восход солнца. Ряд извержений, в том числе извержения горы Пинатубо в 1991 году и Кракатау в 1883 году , образовали достаточно высокие стратосферные облака серной кислоты, что привело к появлению замечательных послесвечений заката (и предрассветного свечения) по всему миру. Высотные облака служат для отражения сильно покрасневшего солнечного света, все еще падающего на стратосферу после захода солнца, вниз к поверхности.

Оптические иллюзии и другие явления

Атмосферная рефракция позволяет увидеть Солнце, пока оно еще находится под горизонтом.
Свет от нижнего края солнечного диска преломляется сильнее, чем свет от верхнего края. Это уменьшает видимую высоту Солнца, когда оно появляется прямо над горизонтом. На ширину это не влияет, поэтому Солнце кажется шире, чем высоко.
Солнце на восходе кажется больше, чем когда оно находится выше на небе, подобно иллюзии Луны .
Кажется, что Солнце поднимается над горизонтом и вращается вокруг Земли, но на самом деле вращается Земля, а Солнце остается неподвижным. Этот эффект возникает в результате того, что наблюдатель на Земле находится во вращающейся системе отсчета .
Иногда происходит ложный восход солнца , демонстрирующий весьма специфический вид паргелия, принадлежащий к семейству оптических явлений гало .
Иногда незадолго до восхода или после захода солнца зеленую вспышку можно увидеть . Это оптическое явление, при котором зеленое пятно видно над Солнцем обычно не более секунды-двух. ^[16]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж «Определения восхода, захода и сумерек» . Военно-морская обсерватория США . Архивировано из оригинала 27 сентября 2019 года.
^ «Земля — центр Вселенной: 10 главных научных ошибок» . Научный канал . Архивировано из оригинала 18 ноября 2012 года.
^ Гриффит, Эван. «Празднование создания слов: взгляд Бакминстера Фуллера на восход и закат» . Заметки для создателей . Проверено 4 февраля 2024 г.
^ Скин, Гордон (22 ноября 2020 г.). «Бакминстер Фуллер хочет сказать вам несколько слов - 1972 г. - лекция на форуме в Форд-холле» . Прошлый день . Проверено 4 февраля 2024 г.
^ "Восход" . Словарь Мерриама-Вебстера . 7 февраля 2024 г.
^ Мастерс, Карен (октябрь 2004 г.). «Как меняется положение восхода и захода луны? (Среднее)» . Интересуетесь астрономией? Спросите астронома . Астрономический факультет Корнеллского университета. Архивировано из оригинала 22 августа 2016 года . Проверено 11 августа 2016 г.
^ «Где восходят солнце и звезды?» . Стэнфордский солнечный центр . Проверено 20 марта 2012 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Чжан Т., Стэкхаус П.В., Макферсон Б. и Миковиц Дж.К., 2021. Формула солнечного азимута, которая делает ненужным косвенное рассмотрение без ущерба для математической строгости: математическая установка, применение и расширение формулы, основанной на подсолнечной точке и функция atan2. Возобновляемая энергия , 172, 1333–1340. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.03.047.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с К. Саха (2008). Атмосфера Земли – ее физика и динамика . Спрингер. п. 107 . ISBN 978-3-540-78426-5 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Б. Гюнтер, изд. (2005). Энциклопедия современной оптики . Том. 1. Эльзевир . п. 186.
^ «Голубое небо» . Гиперфизика, Университет штата Джорджия. Архивировано из оригинала 27 апреля 2012 года . Проверено 7 апреля 2012 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Крейг Борен (редактор), Избранные статьи по рассеянию в атмосфере , SPIE Optical Engineering Press, Беллингем, Вашингтон, 1989.
^ Корфиди, Стивен Ф. (февраль 2009 г.). «Цвета сумерек и заката» . Норман, ОК: Центр прогнозирования штормов NOAA/NWS.
^ «Атмосферные аэрозоли: что это такое и почему они так важны?» . НАСА. 1 августа 1996 г. Архивировано из оригинала 5 августа 2012 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Э. Хехт (2002). Оптика (4-е изд.). Эддисон Уэсли. п. 88 . ISBN 0-321-18878-0 .
^ «Красный закат, зеленая вспышка» . Концепции гиперфизики — Государственный университет Джорджии . Архивировано из оригинала 15 декабря 2022 года.

Внешние ссылки

Полное физическое объяснение цвета неба простыми словами
Рабочая книга Excel с функциями VBA для восхода, заката, солнечного полудня, сумерек (рассвета и заката) и положения солнца (азимута и высоты).
Данные о солнечном свете для разных городов

[Navy-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж «Определения восхода, захода и сумерек» . Военно-морская обсерватория США . Архивировано из оригинала 27 сентября 2019 года.

[2] «Земля — центр Вселенной: 10 главных научных ошибок» . Научный канал . Архивировано из оригинала 18 ноября 2012 года.

[3] Гриффит, Эван. «Празднование создания слов: взгляд Бакминстера Фуллера на восход и закат» . Заметки для создателей . Проверено 4 февраля 2024 г.

[4] Скин, Гордон (22 ноября 2020 г.). «Бакминстер Фуллер хочет сказать вам несколько слов - 1972 г. - лекция на форуме в Форд-холле» . Прошлый день . Проверено 4 февраля 2024 г.

[mw-5] "Восход" . Словарь Мерриама-Вебстера . 7 февраля 2024 г.

[6] Мастерс, Карен (октябрь 2004 г.). «Как меняется положение восхода и захода луны? (Среднее)» . Интересуетесь астрономией? Спросите астронома . Астрономический факультет Корнеллского университета. Архивировано из оригинала 22 августа 2016 года . Проверено 11 августа 2016 г.

[7] «Где восходят солнце и звезды?» . Стэнфордский солнечный центр . Проверено 20 марта 2012 г.

[Zhangetal-8] Перейти обратно: ^а ^б Чжан Т., Стэкхаус П.В., Макферсон Б. и Миковиц Дж.К., 2021. Формула солнечного азимута, которая делает ненужным косвенное рассмотрение без ущерба для математической строгости: математическая установка, применение и расширение формулы, основанной на подсолнечной точке и функция atan2. Возобновляемая энергия , 172, 1333–1340. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.03.047.

[saha-9] Перейти обратно: ^а ^б ^с К. Саха (2008). Атмосфера Земли – ее физика и динамика . Спрингер. п. 107 . ISBN 978-3-540-78426-5 .

[guenther-10] Перейти обратно: ^а ^б Б. Гюнтер, изд. (2005). Энциклопедия современной оптики . Том. 1. Эльзевир . п. 186.

[11] «Голубое небо» . Гиперфизика, Университет штата Джорджия. Архивировано из оригинала 27 апреля 2012 года . Проверено 7 апреля 2012 г.

[Bohren-12] Перейти обратно: ^а ^б Крейг Борен (редактор), Избранные статьи по рассеянию в атмосфере , SPIE Optical Engineering Press, Беллингем, Вашингтон, 1989.

[13] Корфиди, Стивен Ф. (февраль 2009 г.). «Цвета сумерек и заката» . Норман, ОК: Центр прогнозирования штормов NOAA/NWS.

[14] «Атмосферные аэрозоли: что это такое и почему они так важны?» . НАСА. 1 августа 1996 г. Архивировано из оригинала 5 августа 2012 г.

[hecht-15] Перейти обратно: ^а ^б Э. Хехт (2002). Оптика (4-е изд.). Эддисон Уэсли. п. 88 . ISBN 0-321-18878-0 .

[16] «Красный закат, зеленая вспышка» . Концепции гиперфизики — Государственный университет Джорджии . Архивировано из оригинала 15 декабря 2022 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

v т и Части дня
Дневное время	Утро Полдень Полдень Вечер
Сумерки	Рассвет Восход Закат Сумерки Синий час
Ночь	Полночь Ведьмин час Брахмамухурта
Связанный	Пояс Венеры Золотой час Терминатор Дневной свет Лунный свет Полуночное солнце Полярная ночь Зодиакальный свет